Ультразвуковой уровнемер

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (1ff 558I69

Сок1в Советских

Социалистических

Респчблик

К АВТО11=СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.10.75 (21) 2176390/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.05.77. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания Об.07.77 (51) Я. Кл.з G 01F 23/28

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 681.128.82 (088.8) (72) Автор изобретения (71) Заявитель

В. Ф. Сазонов

Конструкторское бюро по автоматизации и механизации производственных процессов на предприятиях коксохимической промышленности (54) УЛЪТРАЗВУКОВОй УРОВНЕМЕР

Изобретение относится к области измерения уровнеи ?кидкости и может быть использовано в коксохпмической, нефтяной, химической и других отраслях промышленности.

Известно устройство для измерения уровня 5 жидкости методом локации сверху, содержащее мультивибратор, схему формирования, выходной каскад, симметричный триггер, дифференциальную цепочку, задающий генератор, два акустических датчика, индикатор, 10 усилитель-ограничитель, детектор, усилитель высокой частоты. 11ределы измерения

0,5 — 5,0, погрешность измерения — 2%.

Основными недостатками этого уровнемера являются неьозможность его применения для 15 измерения уровней взрывоопасных сред из-за применения электроакустических датчиков, а также повышение гогрешности измерения изза изменений температуры и состава газовой среды над измеряемым уровнем. 20

Известен уровпемер для непрерывного измерения уровня жидкости с автоматической компенсацией измерений температуры и состава газовой среды над измеряемым уровнем. Прибор снаб?кен тремя электроакустиче- 25 скнми датчиками, установленными на крыше резервуара, причем излучающий и первый приемный датчики установлены на крыше резервуара, а второй приемный датчик на

500 мм выше. 30

Такой уровнемер имеет электроакустпческие датч;поп с открытой нзлучающе11 поверхностью и пепрпгодi;bf для измерения уровня взрывоопасных сред, что ограничивает If# ооласть применения. Кроме того, уровнемер гроМОздок и с.1Ожен в н2ладке и эксплуатации

Н3-за наличия B одном комплекте урознемера

3-х д2тчпков. 3TI;\l у ровнемером можно if3зlарять уровень ж1!дкостп прп распростр2112нин зву1,овых BG;IH в среда над измеряемым уровнем со скоростью от 115 до 500 м/сек.

Иогрешнос-.ь пз: ерения 5%.

112ilooлее oлп3кнм по технической с) lцностп и предло?кенному является ypoBHeме1? (1), содержащий генератор ударного возбуждения, мультнвнбргтор, приемное устройство, датчик с излучателе:,l — приемником и регистратор.

ОдH2HQ QIIBIT П1?из1ененпя IIO oáH010 у;?Овнех1ера для Н3; iCp2ifl я уровней if полджения границы раздела двух сред, одна пз которых обязательно жидкая, например сырой бензол— возд)?, бс 130; I — вода, B коксох11мн 1еской промышленности показал, что он имеет низкую точность, связанную с изменением скороcTil 1?аспространенпя у льтразву новых колебаний в измеряемой среде (сыром бензоле) до

2 — 3 „ при изменении температуры измеряемой среды на 10 С, а также прн изменении плотности и фракционного состава измеряемых сред, 558169

Для повышения точности измерений предлагаемый уровнемер снабжен контрольным устройством, выполненным в виде последовательно соединенных дополнительного приемного устройства, схемы совпадения, одним из входов соединенной с мультпвпбратором, балансного модулятора, интегратора и сумматора, рабочее приемное устройство одновременно подключено к балансному модулятору и сумматору, выходом соединенному с регистратором, а датчик снабжен дополнительным излучателем — приемником, соединенным с дополнительным приемным устройством, и призмой.

На чертеже изображена схема описываемого уровнемера, состоящего из датчика 1, включающего рабочий 2 и контрольный 3 излучатели-приемники, закрепленные в одном корпусе, и гкестко закрепленной на нем призмы 4, генератора ударного возбуждения 5, контрольного устройства b, состоящего из дополнительного приемного устройства 7, схемы совпадения 8, мультпвибратора 9, рабочего приемного устройства 10, балансного модулятора 11, интегратора 12, сумматора 13 и регистратора 14.

Работает устройство следующим образом.

У;!ьтразвуковой датчик !. помещен в измеряемую среду на фиксированном расстояшш а от нижнего основания резервуара нли контрольного отражателя. Генератор возбуждения

5 вырабатывает высокочастотные стаоильные импульсы малой длительности, которые воз1!аоочнй II !yLiare,l -!!рнемнпк 2.

11оследний преобразует высокочастотные колебания в механические колебания среды, которые, отразившись от paooчей грани призмы 4, распространяются до границы раздела

А — Б. Отразившись от границы раздела двух сред, ультразвуковые мехаппческlie колсоания через рабочую грань призмы Boe;Ip.iíklìàloreÿ !!злучателех1-прне 1гп!ком 2, llpeoopaзуются в высокочастотные колебан;!.1, огорые поступают на вход рабочего приемника

10, где преобразуются с помощь:о генератора ударного возбуждения во временной;штерВа;I, пропорциональный измеряемому расстоянию.

Одновременно генератор ударного возбуждения 5 возбуждает контрольный излучательприемник 3, который работает аналоп1чно рабочему излучателю-приемнику 2. Излучательприемник 3 измеряет постоянное расстояние до контрольного отражателя (дна резервуара) через вторую рабочую грань. Высокочастотные импульсы с излучателя-приемника 3 поступают в контрольный приемг!Нк 7, где преобразуются с помощью генератора ударного возбуждения 5 во временной интервал, пропорциональный фиксированному расстоянп;о до контрольного отражателя (дна резервуара).

Импульсы временного интервала с контрольного приемника 7 сравниваются в схеме совпадения 8 с импульсами стабильной длп10

50 тельности ждущего мультивибратора 9, синхронизированного по времени с запуском генератора ударного возбуждения 5, причем длительность импульсов мультивибратора устанавливается большей максимально возможного времени прихода отраженного сигнала контрольного измерителя. Полученный сигнал рассогласования из-за изменения температуры либо изменения плотности или фракционного состава измеряемой среды поступает совместно с сигналом рабочего приемника 10 в балансный модулятор 11, где модулируется постоянной составляющей сигнала приемника

10. Далее сигнал интегрируется в интеграторе 12, складывается с некорректированным сигналом рабочего приемника 10 в сумматоре 13 и регистрируется в регистраторе 14.

Каналы контрольного и рабочего измерения, включая цепи датчика, рабочего и контрольного приемников и генератора, электрически и акустически развязаны между собой за счет соединения контрольного и рабочего излучателей-приемников с входом определенного канала различными линиями связи в виде, например, радиочасто1ных кабелей.

При одновременной работе рабочего и контрольного излучателя-приемника взаимодейстш!е ультразвуковых полей исключено. Стенка корпуса датчика в направлении излучения и приема сигнала акустически прозрачна. Для максимального ослабления взаимного влияния ультразвуковых импульсов излучатели-приемники разделены рядами концентрически расположенных ребер. Зтим достигается акустическая изоляция по входу и выходу излучателей-приемников между собой.

Применение предлагаемого устройства позволяет автоматически компенсировать температурную погрешность, связанную с изменением скорости распространения ультразвуковых волн при изменении температуры и с

1!Змсненне1! плотности и фракцllонного состаI II измеряемой среды. !

1ри!спенис предлагаемого устройства, напри:11ер, в коксохимической промышленности

«рп измерении границы раздела сырой бензол — воздух позволит увеличить точность измерения, улучшить технологический режим производства и разделения бензольных про.!уктов, ликвидировать тяжелый ручной труд прн замерах уровней бензола.

Формула изобретения

У;!ьтразвуковой уровнемер, содержащий генератор ударного возбуждения, соединенный с мультивибратором, одним из входов приемного устройства п излучателем-приемником датчика, подкл1оченным к другому входу приемного устройства, выход которого соединен с регистратором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен контрольным устройством, выполненным в виде последовательно соединенных до558169 б

Составитель Е. Артамонова

Редактор И. Шейкин

Текред М. Семенов

1;орректор Л. Брахнина аказ 1385/3 Изд, Y 45 Тираж 904 Подписное

И Государственного комитета Совета Мшп. стров СССР по делам изобретений и открытии

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2 полнительного приемного устройства, схемы совпадения, одним из входов соединенной с мультивибратором, балансного модулятора

> интегратора и сумматора, рабочее приемное устройство одновременно подключено к балансному модулятору и сумматору, выходом соединенному с регистратором, а датчик снабжен дополнительным излучателем-приемни! ! ! ! ! ! ! !

L б соединенным с дополнительным при м 1>IM устройством, и призмой

Источник информации, принятый во внимание прп экспертизе:

5 1. В. Л. Носов. «Проектирование ультразвуковой измерительной аппа ат

«i машиностроение», 1972, стр. 198, 201, 204 (прототип) .